java基础之反射-五八三

一. 一个需求引出反射

1.根据配置文件re.properties指定信息，创建Cat对象并调用方法hi
re.properties:

classfullpath=com.hspedu.Cat
method=hi

这样的需求在学习框架的时候特别多，即通过外部文件配置，在不修改源码情况下来控制程序，这符合设计模式的ocp原则（开闭原则：不修改源码，开扩容功能）

利用反射代码实现5

public class ReflectionQuestion {







public static void main(String[] args) throws Exception {

    Properties properties = new Properties();
    properties.load(new FileInputStream("src\\re.properties"));
    String classfullpath = properties.get("classfullpath").toString();
    String method = properties.get("method").toString();
    //（1）加载类，返回Class类型的对象clazz
    Class<?> clazz = Class.forName(classfullpath);
    //（2）获得对象实例
    Object o = clazz.newInstance();
    //（3）通过cls得到你加载的类com.hspedu.Cat的methodName"hi" 的方法对象
    //在反射中，可以把方法视为对象（万物皆对象）
    Method declaredMethod = clazz.getDeclaredMethod(method);
    //通过方法对象来实现调用方法
    declaredMethod.invoke(o);
    }

}

如果Cat类中还有一个cry方法，输出cry cat

public void cry(){
    System.out.println("cry cat");
}

我们如果想要执行cry方法，只能将cat.hi()方法修改成cat.cry()方法，这样不仅很麻烦而且涉及到修改源码，如果使用反射，我们便可以不修改源码，只修改配置文件便可控制方法的调用

二. 反射机制：

1. Java Reflection

反射机制允许程序在执行期借助于ReflectionAPI取得任何类的内部信息（比如成员变量没构造器，成员方法等等），并能操作对象的属性及方法。反射在设计模式和框架底层都会用到
加载完类之后，在堆中就产生了一个Class类型的对象（一个类只有一个Class对象），这个对象包含了类的完整结构信息，通过这个对象得到类的结构，这个对象就像一面镜子，透过这个镜子看到类的结构，

2. Java反射机制原理示意图

Java反射机制可以完成以下事情：

在运行时判断任意一个对象所属的类
在运行时构造任意一个类的对象
在运行时得到任意一个类所具有的成员变量和方法
在运行时调用任意一个对象的成员变量和方法
生成动态代理

Java反射相关的主要类：

java.lang.Class:代表一个类，Class对象表示某个类加载后在堆中的对象
java.lang.reflect.Method:代表类的方法
java.lang.reflect.Field:代表类的成员变量
java.lang.reflect.Constructor：代表类的构造方法

Field的使用：

        //得到name字段的名字
        Field fieldName = clazz.getDeclaredField("name");
        fieldName.setAccessible(true);
        System.out.println("name:"+fieldName.get(o));

Constructor的使用：

    //获得无参构造器
    Constructor<?> Noconstructor = clazz.getConstructor();
    System.out.println("无参constructor:"+Noconstructor);
//获得有参构造器
Constructor<?> Allconstructor = clazz.getConstructor(String.class);
System.out.println("无参constructor:"+Allconstructor);

3. 反射优点和缺点：

优点：
可以动态的创建和使用对象（也是框架底层核心），使用灵活，没有反射机制，框架技术就失去底层支撑
缺点
使用反射基本是解释执行，对执行速度有影响，直接new出对象速度是反射出对象的几十倍
4.传统方式与反射的效率对比：

public class Reflection02 {







public static void main(String[] args) throws Exception {

    m1();
    m2();
}



public static void m1(){
    //普通new
    Cat cat = new Cat();
    long Newstart = System.currentTimeMillis();
    for (int i =0;i<1000000;i++){
        cat.hi();
    }
    long Newend = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("传统方式耗时："+(Newend-Newstart));
}

public static void m2() throws Exception{
    //反射创建
    Properties properties = new Properties();
    properties.load(new FileInputStream("src\\re.properties"));
    String classfullpath = properties.get("classfullpath").toString();
    Class<?> clazz = Class.forName(classfullpath);
    Method hi = clazz.getMethod("hi");
    Cat cat2 = (Cat)clazz.newInstance();
    long Refstart = System.currentTimeMillis();
    for (int i =0;i<1000000;i++){
        hi.invoke(cat2);
    }


    long Refend = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("反射方式耗时:"+(Refend-Refstart));
}


}

对反射方式进行优化：

setAccessible(true)

反射调用优化-关闭访问检查：

Method和Field、Constructor对象都有setAccessible()方法
setAccessible作用是启动和禁用访问安全检查的开关
参数为true表示反射的对象在使用时取消访问检查，提高反射的效率。参数值为false则表示反射的对象执行访问检查

优化之后：

三. Class类

1. Class也是类，因此也继承Object类

Class类图结构

2. Class类对象不是new出来的，而是系统创建的

传统的new出对象的方式
Cat cat = new Cat();1我们进入创建过程：

反射的方式

由此可见：
两者都是通过ClassLoader类加载Class对象

3. 对于某个类的Class类对象，在内存中只有一份，因为类只加载一次

分别执行下面图中的代码
图一：
图二：

随着图一debug我们进入了loadClass方法：
随着图二debug我们没有进入loadClass方法
这是因为图二在执行Cat cat = new Cat()时已经将Cat类加载到内存中，在堆中只会存在一份Class类对象，所以执行时不会再次进入loadClass方法

对象.getClass()

4. 通过Class对象可以完整地得到一个类的完整结构，通过一系列API

每个类的实例都会记得自己是由哪个Class实例所生成

Class getSuperClass() 返回当前Class对象的父类的Class对象
Class[] getInterfaces() 返回当前Class对象的所有接口
ClassLoader getClassLoader()返回该类的类加载器
Class getSuperclass() 返回表示此Class所表示的实体的超类的Class

5. 类的字节码二进制数据，是放在方法区的，有的地方称为类的元数据（包括方法代码，变量名，方法名，访问权限等等）

当类加载完毕后，我们的字节码对应的二进制数据加载到方法去中，除此之外在堆中会产生
一个Class类对象，这其实是一种数据结构，可以把成员变量映射成一个对象并对其操作
Class类方法演示：创建Car类

public class Car {
    public String brand="品牌";
    public int price;
    public String color;
}
 public class Class02 {



public static void main(String[] args) throws Exception {
    String classAllPath = "com.hspedu.Car";
    Class<?> clazz = Class.forName(classAllPath);
    //1.输出clazz
    System.out.println(clazz);//显示clazz对象，是哪个类的Class对象 com.hspedu.Car
    System.out.println(clazz.getClass());//输出clazz运行类型 java.lang.Class
    //2.得到包名
    System.out.println(clazz.getPackage().getName());
    //3.得到全类名
    System.out.println(clazz.getName());
    //4.通过clazz创建对象实例
    Car o = (Car)clazz.newInstance();
    //5.通过反射获取属性
    Field brand = clazz.getDeclaredField("brand");
    System.out.println(brand.get(o));
    //通过反射给属性赋值
    brand.set(o,"奔驰");
    System.out.println(brand.get(o));
    //遍历得到所有的属性
    Field[] fields = clazz.getFields();
    for (Field field : fields) {
        System.out.println(field.get(o));
    }


}

获取反射的四种方式

不同阶段获取Class的不同方式
1.前提：已知一个类的全类名，且该类在类路径下，可通过Class类的静态方法forName()获取，可能抛出ClassNotFoundException创建方式： Class.forName()应用场景：多用于配置文件，读取类全路径，加载类
2.前提：若已知具体的类，通过类的class获取，该方式最为安全可靠，程序性能最高创建方式：类.class应用场景：多用于参数传递，比如通过反射得到对应构造器对象
3.前提：已知某个类的实例，调用该实例的geiClass()方法获取Class对象创建方式：对象.getClass()应用场景：通过创建好的对象，获取Class对象
4.其他方式ClassLoader cl = 对象.getClass().getClassLoader();创建方式：Class clazz =cl.getloadClass(“类的全类名”);
代码示例：

public class GetClass {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		//1.Class.forName()
		Class<?> cls1 = Class.forName("com.hspedu.Car");
		//2.类名.class，应用场景：多用于参数传递
		Class<Car> cls2 = Car.class;
		//3.对象名.getClass()
		Car car = new Car();
		Class<? extends Car> cls3 = car.getClass();
		//4.通过类加载器来获取类的Class对象
		//先得到类加载器
		ClassLoader classLoader = car.getClass().getClassLoader();
		Class<?> cls4 = classLoader.loadClass("com.hspedu.Car");
   	}
 }

四、哪些类型有Class对象

如下类型有Class对象

外部类，成员内部类，静态内部类，局部内部类，匿名内部类
interface:接口
数组enum:枚举
annotation:注解
基本数据类型
void

五、动态加载和静态加载：

类加载基本说明：

反射机制是java实现动态语言的关键，也就是通过反射实现类动态加载
静态加载：编译时加载相关的类，如果没有则报错，依赖性太强动态加载：运行时加载需要的类，如果运行时不用该类，即使不存在该类，也不会报错，降低了依赖性

类加载时机：

当创建对象时（new）//静态加载
当子类被加载时，父类也加载//静态加载
调用类中的静态成员时//静态加载
通过反射//动态加载

代码示例：也就是说，静态加载是不论程序是否会执行A代码，A都会被加载，而动态加载是说，只有在真正要用到A段代码时，A代码才会被加载

类加载过程图：

类加载的三个阶段的任务：

类加载各个阶段的介绍：

一、加载阶段Loading

JVM在该阶段的主要目的时将字节码从不同的数据源(可能是class文件、也可能是jar包,甚至网络)转化为二进制字节流加载到内存中，并生成一个代表该类的java.lang.Class对象

二、连接阶段Linking

连接阶段-验证：
目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机中的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全包括：文件格式验证(是否以魔数oxcafebabe开头)、元数据校验、字节码验证和符号饮用验证可以考虑使用-Xverify:none参数来关闭大部分的类验证措施，缩短虚拟机类加载的时间
连接阶段-准备：
代码案例：

class A{
    //连接阶段-准备
    //1.n1是实例属性，不是静态变量，因此在连接阶段-准备时不会被分配内存
    //2.n2是静态变量，分配内存 n2 是默认在此阶段初始化，值为0，只有在连接阶段后的初始化阶段值才会被初始化为20
    //3.n3是常量，他和静态变量不一样，因为一旦赋值就不会改变，所以n3此阶段值为30
    public int n1=10;
    public static int n2=20;
    public static final int n3=30;
}

连接阶段-解析：
虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程比如A类中有B类的引用，但只作为符号存在，只有在解析阶段才会将这类的符号引用解析为直接引用

三、初始化阶段Initialization

到初始化阶段，才真正开始执行类中定义的Java程序代码，此阶段是执行()方法的过程clinit()方法是由编译器按语句在源文件中出现的顺序，依次自动收集类中所有静态变量的赋值动作和静态代码块中的语句，并进行合并虚拟机会保证一个类的()方法在多线程环境中被正确地加锁，同步，如果多个线程同时去初始化一个类，那么只会有一个线程去执行这个类的()方法，其他线程都需要阻塞等待，直到活动线程执行()方法完毕
代码展示：

package com.hspedu.reflection.classload_;







/**初始化过程




 * Description
 * User:
 * Date:
 * Time:
   */
     public class ClassLoad03 {
   public static void main(String[] args) {
       //1.加载B类，并生成B的Class对象
       //2.连接 num = 0;
       //3.初始化
       // 依次自动收集类中所有静态变量的赋值动作和静态代码块中的语句,并合并，
       //先执行静态代码块中的代码，再执行静态变量
       /*
           clinit() {
               System.out.println("B 静态代码块被执行");
               num = 300;
               static int num = 100;
           }
           合并：num=100
        */
     //        new B();
       System.out.println(B.num);
   }
     }
     class B{
   static {
       System.out.println("B 静态代码块被执行");
       num = 300;
   }
   static int num = 100;
   public B(){
       System.out.println("B() 构造器被执行");
   }
}

JVM对于clinit方法的加锁机制,在加载类的时候有同步机制控制

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
	throws ClassNotFoundException {
	synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
}

六、通过反射获取类的结构信息

java.lang.Class类方法：

getName:获取全类名
getSimpleName:获取简单类名
getFields：获取所有public 修饰的属性，包括本类以及父类的
getDeclareFields：获取本类中的所有属性
getMethods：获取所有public修饰的方法,包括本类以及父类的
getDeclaredMethods:获取本类中的所有方法
getConstructors:获取所有public修饰的构造器
getDeclaredConstructors：获取本类中所有构造器
getPackage:以Package形式返回包信息getSuperClass:以Class形式返回父类信息
getInterfaces:以Class[]形式返回接口信息
getAnnotations:以Annotation[]形式返回注解信息

代码示例：

package com.hspedu.reflection;










import java.lang.annotation.Annotation;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;



/**
 * Description:演示如何通过
 * User:
 * Date:
 * Time:
 */
public class ReflectionUtils {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        api1();

    }
    public static void api1() throws Exception{

        Class<?> clazz = Class.forName("com.hspedu.reflection.A");
        Object o = clazz.newInstance();

//        1. getName:获取全类名
        System.out.println("获取全类名:"+clazz.getName());
//        2. getSimpleName:获取简单类名
        System.out.println("获取简单类名:"+clazz.getSimpleName());
//        3. getFields：获取所有public 修饰的属性，包括本类以及父类的
        Field[] fields = clazz.getFields();
        for (Field field : fields) {
            System.out.println("public属性:"+field.getName());
        }
//        4. getDeclareFields：获取本类中的所有属性
        Field[] fields2 = clazz.getDeclaredFields();
        for (Field field : fields2) {
            System.out.println("全部属性:"+field.getName());
        }
//        5. getMethods：获取所有public修饰的方法,包括本类以及父类的
        Method[] methods = clazz.getMethods();
        for (Method method : methods) {
            System.out.println("public修饰的方法:"+method.getName());
        }
//        6. getDeclaredMethods:获取本类中的所有方法
        Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();
        for (Method declaredMethod : declaredMethods) {
            System.out.println("本类中的方法:"+declaredMethod.getName());
        }
//        7. getConstructors:获取所有public修饰的构造器，包括本类
        Constructor<?>[] constructors = clazz.getConstructors();
        for (Constructor<?> constructor : constructors) {
            System.out.println("public修饰的构造器:"+constructor.getName());
        }
//        8. getDeclaredConstructors：获取本类中所有构造器
        Constructor<?>[] declaredConstructors = clazz.getDeclaredConstructors();
        for (Constructor<?> declaredConstructor : declaredConstructors) {
            System.out.println("获取本类中所有构造器");
        }
//        9. getPackage:以Package形式返回包信息
        Package aPackage = clazz.getPackage();
        System.out.println("包名:"+aPackage);
//        10. getSuperClass:以Class形式返回父类信息
        Class<?> superclass = clazz.getSuperclass();
        System.out.println("以class形式返回父类信息:"+superclass);
//        11. getInterfaces:以Class[]形式返回接口信息
        Class<?>[] interfaces = clazz.getInterfaces();
        for (Class<?> anInterface : interfaces) {
            System.out.println("接口信息:"+anInterface.getName());
        }
//        12. getAnnotations:以Annotation[]形式返回注解信息
        Annotation[] annotations = clazz.getAnnotations();
        for (Annotation annotation : annotations) {
            System.out.println("注解信息:"+annotation.toString());
        }
    }
}

class B{
    public String bb;
}

class A extends B{
    public String name;
    protected int age;
    String job;
    private double sal;

    public void m1(){

    }
    protected void m2(){

    }
    void m3(){

    }
    private void m4(){

    }

}

java.lang.reflect.Field类方法：

getModifiers:以int形式返回修饰符[说明：默认修饰符是0，public 是1，private是2，protected是4，static是8，final是16]
getType:以Class形式返回类型
getName:返回属性名

代码展示：

public static void api2() throws Exception{
    Class<?> clazz = Class.forName("com.hspedu.reflection.A");


    Object o = clazz.newInstance();


    Field[] declaredFields = clazz.getDeclaredFields();
    for (Field declaredField : declaredFields) {
    //            1. getModifiers:以int形式返回修饰符[说明：默认修饰符是0，public 是1，private是2，protected是4，static是8，final是16]
            int modifiers = declaredField.getModifiers();
            System.out.println(declaredField.getName()+":"+modifiers);
            //2. getType:以Class形式返回类型
            Class<?> type = declaredField.getType();
            System.out.println(declaredField.getName()+":"+type.getName());
            //3. getName:返回属性名
            String name = declaredField.getName();
            System.out.println(declaredField.getName()+":"+name);
        }
    }

java.lang.reflect.Method类方法：

getModifiers:以int类型返回修饰符[说明：默认修饰符是0，public 是1，private是2，protected是4，static是8，final是16]
getReturnType:以Class形式获取返回类型
getName:返回方法名
getParameterTypes:以Class[]返回参数类型数组

代码示例：

public static void api3() throws Exception{
    Class<?> clazz = Class.forName("com.hspedu.reflection.A");


    Object o = clazz.newInstance();


    Method[] declaredMethods = clazz.getDeclaredMethods();
    for (Method declaredMethod : declaredMethods) {
        //getModifiers:以int类型返回修饰符[说明：默认修饰符是0，public 是1，private是2，protected是4，static是8，final是16]
        System.out.println(declaredMethod.getName()+":"+declaredMethod.getModifiers());
        //getReturnType:以Class形式获取返回类型
        System.out.println(declaredMethod.getName()+":"+declaredMethod.getReturnType());
        //getName:返回方法名
        System.out.println(declaredMethod.getName());
        //getParameterTypes:以Class[]返回参数类型数组
        Class<?>[] parameterTypes = declaredMethod.getParameterTypes();
        for (Class<?> parameterType : parameterTypes) {
            System.out.println(declaredMethod.getName()+":"+parameterType);
        }
    }

}

java.lang.reflect.Contructor类的方法

getModifiers:以int形式返回修饰符
getName:返回构造器名(全类名)
getParameterTypes:以Class[]返回参数类型数组

public static void api4() throws Exception{
    Class<?> clazz = Class.forName("com.hspedu.reflection.A");


    Object o = clazz.newInstance();


    Constructor<?>[] declaredConstructors = clazz.getDeclaredConstructors();
    for (Constructor<?> declaredConstructor : declaredConstructors) {
        Class<?>[] parameterTypes = declaredConstructor.getParameterTypes();
        for (Class<?> parameterType : parameterTypes) {
            System.out.println(declaredConstructor.getName()+":"+declaredConstructor.getModifiers()+":"+parameterType);
        }
    }
}

七、反射爆破创建实例：

通过反射创建对象的几种方式

方式一、调用类中的public修饰的无参构造器
方式二、调用类中的指定构造器

Class类相关方法

newInstance:调用类中的无参构造器，获取对应类的对象
getConsturctor(Class…clazz):根据参数列表，获取对应的public构造器对象
getDecalaredConstructor(Class…clazz)：根据参数列表，获取对应的所有构造器对象

Constructor类相关方法

setAccessible:爆破
newInstance(Object…obj):调用构造器

案例演示：1 测试1：通过反射创建某类的对象，要求该类中必须有public的无参构造
2.测试2：通过调用某个特定构造器的方式，实现创建某类的对象

package com.hspedu.reflection;










import java.lang.reflect.Constructor;




/**


 * Description:演示通过反射机制创建实例
 * User:

 * Date:

 * Time:

 */

public class ReflecCreateInstance {
    public static void main(String[] args) throws Exception {



        //1.先获取到User类的Class对象
        Class<?> clazz = Class.forName("com.hspedu.reflection.User");

        //2.通过public的无参构造器创建实例
        Object o = clazz.newInstance();
        System.out.println("无参构造创建的对象实例："+o);
        //3.通过public的有参构造器创建实例
        Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor(String.class);
        Object ls = constructor.newInstance("ls");
        System.out.println("通过public的有参构造器创建实例："+ls);
        //4.通过非public的有参构造器创建实例
        Constructor<?> constructor1 = clazz.getDeclaredConstructor(int.class, String.class);
        //爆破
        constructor1.setAccessible(true);//使用反射可以访问private构造器
        Object wql = constructor1.newInstance(20, "wql");
        System.out.println("通过非public的有参构造器创建实例："+wql);
    }


}

class User{
    private int age=10;
    private String name="zs";

    public User(){
    }

    public User(String name) {
        this.name = name;
    }

    private User(int age, String name){
        this.age = age;
        this.name = name;
    }


    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

通过反射访问类中的成员：

访问属性：ReflecAccessProperty.java

根据属性名获取Field对象Field f = clazz对象.getDeclaredField(属性名)
爆破：f.setAccessible(true);
访问f.set(o,值)//o表示对象
如果是静态属性，则set中的o,可以写成null

案例演示：

package com.hspedu.reflection;










import java.lang.reflect.Field;




/**


 1. Description:演示反射访问属性
 2. User:
 3. Date:
 4. Time:
 */

public class ReflecAccessProperty {
    public static void main(String[] args) throws Exception {



        //1.得到Student类对应的Class对象
        Class<?> clazz = Class.forName("com.hspedu.reflection.Student");
        //2.创建对象
        Object o = clazz.newInstance();
        //3.得到age属性对象
        Field age = clazz.getField("age");
        age.set(o,20);
        System.out.println("age:"+age.get(o));
        //4.得到name属性
        Field name = clazz.getDeclaredField("name");
        name.setAccessible(true);
        name.set(o,"zs");
        System.out.println("name:"+name.get(o));
        //5.静态变量设空
        Field name2 = clazz.getDeclaredField("name");
        name.setAccessible(true);
        name.set(null,"ls");
        System.out.println("name:"+name.get(o));
    }
}

class Student{
    public int age;
    private static String name;
    public Student(){
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "age=" + age +",name="+name+
                '}';
    }
}

通过反射访问方法：

根据方法名和参数列表获取Method方法对象：Method m = clazz.getDeclaredMethod(方法名，XX.class);
爆破：m.setAccessible(true);
访问：Object returnValue = m.invoke(o,实参列表);//o就是对象
注意：如果是静态方法，则invoke的参数o，可以写成null

案例演示：

package com.hspedu.reflection;










import java.lang.reflect.Method;




/**


 * Description
 * User:

 * Date:

 * Time:

 * 通过反射调用方法
 */
public class ReflecAccessMethod {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        Class<?> clazz = Class.forName("com.hspedu.reflection.Boss");
        Object o = clazz.newInstance();
        //1.调用public的hi方法
        Method hi = clazz.getMethod("hi",String.class);
        hi.invoke(o,"张三");
        //2.调用静态的say方法
        Method say = clazz.getDeclaredMethod("say", int.class, String.class, char.class);
        say.setAccessible(true);
        System.out.println(say.invoke(o,2,"张三",'c'));


        System.out.println(say.invoke(null,2,"张三",'c'));

    }
}
class Boss{
    public int age;
    private static String name;

    public Boss(){//构造器
    }

    private static String say(int n,String s,char c){//静态方法
        return n+" "+s+" "+c;
    }
    public void hi(String s){//普通public方法
        System.out.println("hi "+s);
    }
}

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THE END

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